胜利露天煤矿生产效率优化实施

张来红，耿 昊

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

胜利露天煤矿生产效率优化实施

张来红，耿 昊

（神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000）

简要分析WK-35型电铲采幅宽度对于生产效率的影响，结合胜利露天煤矿实际生产情况，提出大采宽“之”字型行走和尾线电缆“两采一加”2种生产组织优化方式。并对2种方式进行了详细说明和实施后的效率分析。

露天矿；电铲效率；采幅宽度；尾线电缆

0 引 言

目前，国内露天煤矿主要以单斗电铲配合自卸卡车作为主采工艺，在这一工艺中，电铲的选型和使用情况直接关系到矿山的投资及开采成本，电铲效率的高低不单影响采装成本同时也会影响穿爆、运输和排土环节的生产成本[1]。因此，如何能够提升单斗电铲的生产效率，一直是国内露天矿首要研究课题之一。而效率提升的根本主要在于生产组织上的优化实施。

1 胜利露天矿介绍

胜利露天煤矿位于胜利煤田的中西部，距锡林浩特市6 km，该露天矿田储量丰富、资源可靠、开采条件优越、煤质为中低灰、低硫、低磷、中等热值的褐煤[2]。该矿外部条件齐备、市场条件稳定，是全国现阶段正在前期研究开发建设的矿田之中，内、外部条件较好的一个。胜利一号露天煤矿分2期建设，一期规模10 Mt/a，通过锡-桑-兰铁路，主要供应与之配套的正兰旗上都电厂。二期规模20 Mt/a，新增10 Mt/a规模主要供给神华北电胜利能源有限公司自建的坑口电厂。

经沈阳设计院设计实施，综合考虑各方面因素，该矿剥离采用单斗-卡车间断工艺，采煤选用单斗-卡车-半固定破碎站-胶带运输机半连续工艺。从而决定，单斗挖掘机作为该矿主采设备。

挖掘机的技术特征和工作性能决定其工作规格，为了合理而有效的使用挖掘机，就必须掌握其技术特征与工作规格，从而才能准确的确定出采掘带宽度的变化范围和确定最佳采掘带宽度，最大化的提高挖掘机生产效率的发挥，并对全矿的安全生产起到促进作用[3]。而挖掘机在生产过程中，需要考虑工程质量、电铲行走方式、卡车装车位置、尾线电缆跟进与摆放等众多生产实际问题。同时这些问题也往往是生产实际中制约挖掘机生产效率发挥的重要因素。

随着科技水平的不断提高，社会经济的快速发展，人们对露天矿生产系统供电设计的要求也越来越高。不断进行露天矿生产系统供电的研发和探讨，使露天矿生产系统供电设计更加适用、安全、可靠与经济已经成为露天生产的重中之重[4]。同时，采用电铲生产的露天矿在生产推进过程中，需要不断对电铲尾线电缆进行调整。而电铲作为露天矿生产包机组的核心设备，其电缆的调整必然会造成整个包机组生产系统的间断。导致电铲待机、卡车待铲，从而直接影响设备实动率，无法完全发挥设备效能，影响生产效益。

结合电铲尾线电缆敷设及电铲采宽设定这2个重要因素，讨论如何设计优化胜利露天煤矿现有技术方案，从而进一步提升生产效率。基于WK-35型电铲为该矿主要生产使用电铲，本位则主要就WK-35型电铲进行讨论、研究。

2 大采宽“之”字型行走

采掘设备一次挖掘的宽度为采掘带。采掘带宽度的大小对采掘设备的效率影响很大。单斗铲工作面的作业参数，主要是台阶高度和采掘带宽度。在相同的开采台阶高度和推进距离的情况下，采掘带宽度过小，会使清理工作面，采掘、运输设备的掉头，调车等非工作时间延长，降低单斗-卡车开采工艺系统的生产能力[5]。胜利露天煤矿一直采用WK-35型电铲匹配22 t级自卸式卡车（小松830E和MT4400）进行作业，所以一直根据WK-35型电铲的挖掘半径确定采掘带宽度，具体WK-35型电铲各项挖掘半径参数见表1。最终根据WK-35型电铲站立水平挖掘半径，结合公式：

A=（1.0～1.5）RWP（1）

式中：A为电铲采掘带宽度，m；RWP为电铲站立水平挖掘半径，m。

表1 WK-35型电铲各项挖掘半径参数m

考虑胜利露天煤矿为避免频繁进行横向移铲，采用单侧折返的方式进行卡车入换，卡车回转不是影响采掘带宽度的主要因素，计算得出胜利露天煤矿WK-35型电铲采掘带宽度应为25 m。同时，计算运输平盘宽度（如图1），计算得出最小运输平盘宽度为40 m，则该矿最小工作平盘宽度为65 m。

图1 运输最小平盘宽度示意图

C为卡车道路路面外侧到台阶坡底的距离，取3 m。

D为道路路面宽度，MT4400AC（830E）卡车取30m。

E为卡车道路外侧到稳定台阶坡顶的距离，取5 m。

F为边坡塌落宽度，取2 m。

近年来，由于地表征地及地表建筑物移设不及时等问题，导致胜利露天煤矿工作线大幅度缩短，电铲移铲频率增加，实际生产效率下降。同时局部台阶发生超前剥离，各平盘宽度大于设计宽度。为减少电铲移铲次数，2015年起，胜利露天矿研究决定试行大采宽“之”字型行走，即将采掘带加宽至原本采掘带宽度的2～3倍，在电铲端工作面形成后，拓宽装车位，然后垂直工作线移铲采掘，形成大采宽采幅后，进行整体推进。

采掘带宽度优化的目标是使挖掘机单位时间内的作业量最大，或挖掘机采出单位工程量所用时间最短[6]。胜利露天矿采用的这一方开采式在降低电铲平行工作线长距离移铲频率的同时，还兼备了其他诸多有点可以提升电铲工作效率。在原本采幅的电铲装车时，由于电铲回转采装会在工作面外侧形成散料大角，超出电铲挖掘半径，无法直接装车排弃。此时便需要辅助工程设备处理工作面外侧尖角散料，这样以来，既造成了电铲待令生产，设备效率下降，也加大了辅助工程设备工程量，造成了额外效率，拉高直接生产成本，不利于降本增效，有碍经营管控。而调整为大采宽后可以通过站铲位置的调整实现电铲自行处理工作面外侧大角，从而提升电铲效能，减少辅助工程量。同时大采宽“之”字型行走还可以减少电铲到界刷帮的工程量，在提升设备效率的同时降低了对电铲司机操驾技能水平的要求，降低了生产难度。

3 尾线电缆“两采一加”

就半连续系统而言，供电是不可或缺的重要组成部分。作为动力来源，供电问题不容忽视。根据采掘工作面的特点，合理的改造供电系统，可以提升系统的效率，创造较好的效益[7]。胜利露天煤矿采场使用35 kV架空线路下接多台35 kV/6 kV可移动变电站，再由变电站分接电铲电缆，使用美国虎牌生产的橡套电缆，该电缆单根长度为300 m，每根电缆间使用耦合器连接。除尾线电缆跟进外，该矿一切电缆铺设及移动工作均由供电队负责。

在露天开采中采矿范围大，设备分散，用电设备需随工作面的推进频繁移动[8]。在胜利露天煤矿生产工序中，随着电铲在工作面的不断推进，当推进距离超过300 m后就需要另外加设电缆。而根据原本设计的胜利露天矿WK-35型电铲采掘带宽度25m，结合现场生产实际情况，该矿WK-35型单班平均产量大致为10 000 m3/班，即单日生产可达30 000 m3以上。根据胜利露天矿现有剥离台阶高度大多为13 m，WK-35型单日即可沿工作线方向推进100 m，此时一根电铲尾线电缆最多能服务电铲生产3个工作日。胜利露天矿采用剥离主采设备WK-35型电铲6台，采煤电铲WK-10B型电铲2台，EX-2500液压正铲2台，共10台采掘设备需要供电保障。在此种情况下，该矿电铲尾线电缆跟进敷设工作工作量较大，再由于尾线电缆跟进需要申请停送电，电缆工赴现场移动、敷设电缆，拆解电缆耦合器等一系列耗时较长，会影响生产效率和衔接。

针对此种情况，2014年起胜利露天矿结合生产实际，提出电铲尾线电缆“两采一加”的方式降低尾线电缆敷设频率，从而有效提高生产效率。电铲尾线电缆“两采一加”即在现有设计采幅宽度条件下，当电铲沿工作线推进300 m后，不加设尾线电缆继续沿工作线推进，而是选择直接退铲300 m再次拓宽一采幅工作面推进，再次推进300 m跟上次遗留端工作面采齐后，再加设电缆一采幅推进开采。虽然此种方式比原有直接加设电缆的方式要提高电铲往返移动的距离，但是通过胜利露天矿生产实际总结，移退电铲300 m一次大约用时15 min，而加设1次电铲尾线电缆至少需要耗时1 h，同时申请加设电缆的过程中还存在更多的生产组织不可控因素可能延长电铲非公工作时间，拉低电铲实动率。

同时，电铲尾线电缆“两采一加”还可与上述大采宽“之”字型行走联合应用，克服胜利露天矿采场现有困难，提升设备效能，实现降本增效。

4 效率提升

通过上述2种生产方式的实施，胜利露天煤矿克服了近年来采场工作线偏短的问题，优化了生产组织，提升了设备效能。自方法实施以来，该矿电铲设备实动率统计见表2，设备单位小时能力见表3。

表2 2013—2014年胜利露天煤矿WK-35型电铲实动率

表3 2013—2014年胜利露天煤矿WK-35型电铲单位

由于这2种方法的采用，近年来该矿各项生产记录也屡创新高。截至目前该矿6台WK-35型电铲单班最高剥离生产9.85万m3，单班最高剥离生产27.48万m3，单月最高剥离生产636.4 m3。

5 结 论

通过近年胜利露天矿效率统计显示，在实行尾线电缆“两采一加”与大采宽“之”字型行走后，该矿电铲生产效率明显提升，说明这2种生产方式对于优化生产效能具有积极作用。同时，这2种生产方式便于生产、易于操作，可控性较强，对地形地貌、岩土性质、气候条件等客观因素没有附加要求，适于在行业内推广使用。

但是，这2种生产方式都存在局部剥离台阶需要超前剥离的情况，在露天采场各部平盘跟进紧张，没有余量的时候是无法实现的。由于受限与剥采比的控制，不建议露天矿一直使用该生产方式，而应结合生产实际，有计划的阶段性实施。

［1］钮景付，秦涛.哈尔乌素露天煤矿电铲效率影响因素分析［J］.露天采矿技术，2013（5）：41-47．

［2］刘树德，张贵明，田睿.胜利露天煤矿泥岩道路修筑方法探讨［J］.露天采矿技术，2013（11）：78-80．

［3］孙金良.露天开采挖掘机采掘带宽度的确定和影响因素［J］.露天采矿技术，2013（4）：48-49．

［4］付彩虹.露天矿半连续生产系统供电设计［J］.建筑工程技术与设计，2013（11）．

［5］孔令伟.浅析胜利东二号露天煤矿WK－20电铲采掘带宽度的确定［J］.露天采矿技术，2013（4）：13-15．

［6］陈树召，才庆祥，尚涛，等.基于产量最大化目标的采掘带宽度优化模型［J］.采矿与安全工程学报，2011（1）：105-108．

［7］王晶丹，王剑红.露天矿半连续系统高压供电方式的探讨［J］.露天采矿技术，2011（2）：71-72．

［8］张平宽.露天采掘场的供配电系统设计［J］.露天采矿技术，2005（6）：27-29.

【责任编辑：张 夙】

Production efficiency optim ization in Shengli Open-pit Coal M ine

ZHANG Laihong,GENG Hao
(Shenhua Beidian Shengli Energy Co.,Ltd.,Xilinhot 026000,China)

The article briefly analyzed the effect of WK-35 electric excavator mining width on the production efficiency,in combination with the practical production situation of themine,and put forward big width of"zhi"word walk and tail wire cable" double width add one cable"two kinds of production organization optimization approaches.The author described two methods in detail,and carried out the efficiency analysis.

open-pitmine;electric excavator efficiency;mining width;tail wire cable

TD824

B

1671－9816（2017）09－0040－04

2017-06-16

张来红（1974—），男，汉族，内蒙古锡林浩特人，工程师，本科，现任神华北电胜利能源有限公司胜利露天煤矿采掘队副队长。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.010

张来红，耿昊.胜利露天煤矿生产效率优化实施［J］.露天采矿技术，2017，32（9）：40-42.